DE202004008505U1

DE202004008505U1 - Apparatus for amplifying signals in a bidirectional radio transmission path for mobile radio telecommunication systems where a transmission signal is branched to a passive path as well as the signal output

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Publication number: DE202004008505U1
Application number: DE200420008505
Authority: DE
Original assignee: Wilhelm Sihn jr GmbH and Co KG
Current assignee: Wilhelm Sihn jr GmbH and Co KG
Priority date: 2004-05-28
Filing date: 2004-05-28
Publication date: 2004-10-07
Anticipated expiration: 2014-05-29

Abstract

The apparatus includes a reception path (10) with an amplifier (11) which receives an antenna signal from an antenna. The apparatus also has a passive transmission path (20) parallel to the reception path. The antenna signal is conveyed via a first branch (2) to the reception path and, via a second branch to the output of the apparatus. A transmission signal to the apparatus from one or more terminal devices connected to the apparatus, is conveyed via the second branch to the passive transmission path and via the first branch to a transmission signal output of the apparatus.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verstärkung von Signalen in einer bidirektionalen Funkübertragungsstrecke, die einen Empfangspfad mit einer Verstärkereinrichtung aufweist, dem ein von einer Antenne empfangenes Antennensignal zuführbar ist, insbesondere für Mobilfunk-Tele- matik-Systeme.The The invention relates to a device for amplifying signals in a bidirectional radio transmission link, which has a reception path with an amplifier device, the an antenna signal received by an antenna can be supplied, especially for Cellular telematics systems.

Eine derartige Vorrichtung ist bekannt. Funkübertragungsstrecken bestehen prinzipiell aus einer Signalquelle, dem Sender, einem Übertragungsmedium, einer Antenne und einem Signaldetektor, dem Empfänger, wobei bei Mobilfunkdiensten sowohl ein Sende- als auch ein Empfangsbetrieb stattfindet, also eine bidirektionale Signalrichtung auftritt. Insbesondere im automotiven Bereich, hier insbesondere bei Telematiksystemen, werden Signale unterschiedlicher Funkdienste gleichzeitig verarbeitet und zum Teil miteinander verknüpft. Diese im empfangenen Antennensignal enthaltenen Signale der einzelnen Funkdienste werden über eine Kette hintereinander geschalteter Einzelkomponenten dem jeweiligen Endgeräten zugeführt, wobei Filter, Duplexer, Koppler, Relais und deren jeweilige Zuleitungen zum Einsatz kommen. Diese passiven Komponenten bedämpfen dabei in nachteiliger Art und Weise das Nutzsignal, wodurch die Reichweite innerhalb einer Funkzelle durch diese Bedämpfung stark eingeschränkt wird. Es ist daher oft – insbesondere in komplexen Telematik-Systemen mit einer großen Anzahl passiver Komponenten – erforderlich, das empfangene Antennensignal durch aktive Schaltungen (Verstärker) zu verstärken, um den durch die passiven Komponenten hervorgerufenen Pegelverlust zu kompensieren. Bei bidirektional übertragenen Signalen, also bei einem Sende- und Empfangsbetrieb (Duplex) der Vorrichtung, ist es bei den bekannten Vorrichtungen daher erforderlich, diese als Voll-Duplex-Vorrichtungen auszubilden, wobei aber jeweils das Signal im Sendepfad als auch im Empfangspfad um den gleichen Betrag verstärkt wird, und wobei des weiteren für jedes Funkband jeweils ein bidirektionaler Verstärkerzweig zum Einsatz kommen muß. Durch den Einsatz aufeinander abgestimmter und für die beteiligten Funkdienste spezifizierter Verzweigungen (Filter, Duplexer) wird der Signalfluß gesteuert und der Duplex-Betrieb ermöglicht. Diese Voll-Duplex-Ausbildung der bekannten Vorrichtung besitzt den Nachteil, dass hohe Anforderungen an die Isolation zwischen dem Sendeband und dem Empfangsband des jeweiligen Funkdienstes erfüllt werden müssen. Es müssen daher bei den bekannten Vorrichtungen insbesondere Filter/Duplexer mit einer hohen Isolation verwendet werden, die eine hohe Durchgangsdämpfung aufweisen und daher die Empfindlichkeit des Gesamtsystems verschlechtern.A such a device is known. Radio transmission links exist basically from a signal source, the transmitter, a transmission medium, an antenna and a signal detector, the receiver, with mobile services both sending and receiving operations take place, so a bidirectional signal direction occurs. Especially in the automotive Area, especially in the case of telematics systems, are signals different radio services processed simultaneously and in part linked together. These signals of the individual radio services contained in the received antenna signal are about a chain of individual components connected in series is fed to the respective end devices, wherein Filters, duplexers, couplers, relays and their respective supply lines are used. These passive components dampen it disadvantageously the useful signal, increasing the range within a radio cell is severely restricted by this attenuation. It is therefore often - especially in complex telematics systems with a large number of passive components - required, the received antenna signal through active circuits (amplifiers) too strengthen around the level loss caused by the passive components to compensate. In the case of bidirectionally transmitted signals, that is in a transmit and receive operation (duplex) of the device it is therefore necessary in the known devices, these as Form full duplex devices, but each time the signal is amplified by the same amount in the transmission path and in the reception path, and further for each radio band, a bidirectional amplifier branch can be used got to. By the Use of coordinated and for the radio services involved specified branches (filters, duplexers) the signal flow is controlled and enables duplex operation. This full-duplex configuration of the known device has the Disadvantage that high insulation requirements between the Transmission band and the reception band of the respective radio service must be fulfilled. It have to therefore in the known devices in particular filters / duplexers can be used with a high insulation, which have a high transmission loss and therefore deteriorate the sensitivity of the overall system.

Bei Vorrichtungen, denen mindestens zwei Endgeräte angeschlossen werden, die also im Synchronbetrieb arbeiten, werden des weiteren hohe Anforderungen an die Linearität der Sendestufe gestellt, um Gleichkanalstörungen durch Intermodulationen an den Transistorstufen zu vermeiden. Dies bedingt in der Regel aufwendige Gegentaktstufen, die hohe Kosten mit sich bringen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass aufgrund der vorstehend beschriebenen Linearitätsanforderungen für jeden Funkdienst ein separater Verstärkerzweig bereit gestellt werden muß, was einen hohen Platzbedarf sowie hohe Kosten resultiert.at Devices to which at least two terminals are connected, the So working in synchronous operation will also be demanding to linearity the transmission stage posed to co-channel interference due to intermodulation to avoid the transistor stages. This usually requires elaborate Push-pull stages that involve high costs. Another The disadvantage is that due to the linearity requirements described above for each Radio service a separate amplifier branch must be provided which results in high space requirements and high costs.

Ein weiterer Nachteil der bekannten, als Voll-Duplex-Vorrichtung ausgebildeten Vorrichtungen zur Verstärkung von Signalen in einer bidirektionalen Funkübertragungsstrecke ist, dass die Sendeverstärker der an die bekannte Vorrichtung angeschlossenen Endgeräte in der Regel hohe Ausgangsleistungen (1W – 2W) liefern. Dies bedingt, dass die bei den bekannten Vorrichtungen eingesetzten Komponenten derart ausgebildet sein müssen, dass sie diese hohen Leistungen verarbeiten können.On Another disadvantage of the known, designed as a full duplex device Reinforcement devices of signals in a bidirectional radio transmission link is that the transmit amplifiers the terminals connected to the known device in the Usually deliver high output powers (1W - 2W). This means that the components used in the known devices in such a way have to be trained that they can handle these high performances.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht nun darin, dass die bekannten Vorrichtungen aufgrund ihrer Größe im automotiven Bereich üblicherweise im Fahrzeuginneren verbaut werden müssen, so dass zwischen ihnen und der Verstärkereinrichtung eine Antennenzuleitung, also eine dämpfende passive Komponente liegt. Dies führt in nachteiliger Art und Weise zur Verschlechterung der Systemempfindlichkeit.On Another disadvantage of the known device is that the known devices usually due to their size in the automotive field must be installed inside the vehicle, so that between them and the amplifier device an antenna feed line, i.e. a damping passive component lies. this leads to adversely affecting system sensitivity.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass ein vereinfachter Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreicht wird.It the object of the present invention is a device of the introduction mentioned type in such a way that a simplified structure the device according to the invention is achieved.

Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch gelöst, dass die Vorrichtung einen parallel zum Empfangspfad angeordneten passiven Sendepfad aufweist, dass das der Vorrichtung zugeführte Antennensignal über eine erste Verzweigung zu dem Empfangspfad und über eine zweite Verzweigung zu einem Ausgang der Vorrichtung geleitet wird, und dass ein der Vorrichtung zugeführtes Sendesignal eines oder mehrere an die Vorrichtung angeschlossener Endgeräte über die zweite Verzweigung zu dem passiven Sendepfad und über die erste Verzweigung zu einem Sendesignalausgang der Vorrichtung geleitet wird.This The object is achieved by the device according to the invention in that the device has a passive arranged parallel to the reception path Transmission path has that the antenna signal supplied to the device via a first branch to the reception path and via a second branch is directed to an outlet of the device and that one of the Device supplied Transmission signal one or more connected to the device Devices via the second branch to the passive transmission path and via the first branch directed to a transmission signal output of the device becomes.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung nützt in vorteilhafter Art und Weise die Tatsache aus, dass – wie statistische Untersuchungen zur Leistungsverteilung im Mobilfunk-Endgeräten, z. B. Mobiltelefonen, gezeigt haben – der tatsächliche Ausgangspegel dieser Mobilfunk-Endgeräte deutlich unter der maximalen Nennleistung der Verstärkerstufen dieser Endgeräte liegt, d. h., dass es im Sendefall noch Leistungsreserven im Endgerät gibt und daher eine zusätzliche aktive, d. h. verstärkende Sendestufe in der Regel nicht notwendig ist. Es ist daher bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass die Verstärkereinrichtung nicht als Voll-Duplex-Einrichtung ausgebildet ist, durch die sowohl im Sende- als auch im Empfangspfad eine Verstärkung der Signale erzielbar ist, sondern dass in vorteilhafter Art und Weise vorgesehen ist, dass lediglich im aktiven Empfangspfad eine Signalverstärkung durchgeführt wird, während im passiven Sendepfad dies aus vorgenannten Gründen nicht vorgesehen sein muß. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen erlauben somit einem "Semi-Aktiv-Betrieb" der Vorrichtung. Die Vorteile der derartigen Vorgehensweisen sind nun, dass Komponenten mit einer geringeren Isolation zwischen Sendepfad und Empfangspfad eingesetzt werden können, wodurch in vorteilhafter Art und Weise eine niedrigere Durchgangsdämpfung auftritt, was in vorteilhafter Art und Weise zu einer verbesserten Systemempfindlichkeit führt.The device according to the invention takes advantage of the fact that - such as statistical studies on power distribution in mobile radio terminals, eg. B. mobile phones have shown - the actual output level of these mobile terminals clearly below the maxima len nominal power of the amplifier stages of these terminals is, that is, there are still power reserves in the terminal in the case of transmission and therefore an additional active, ie amplifying transmission stage is usually not necessary. It is therefore provided in the device according to the invention that the amplifier device is not designed as a full-duplex device, by means of which an amplification of the signals can be achieved both in the transmission and in the reception path, but that it is advantageously provided that signal amplification is carried out only in the active reception path, whereas this does not have to be provided in the passive transmission path for the aforementioned reasons. The measures according to the invention thus permit "semi-active operation" of the device. The advantages of such procedures are that components with less isolation between the transmission path and reception path can be used, which advantageously results in a lower transmission loss, which advantageously leads to improved system sensitivity.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Maßnahmen besteht darin, dass bei der beschriebenen Vorrichtung Komponenten mit einer kleineren Leistungsverträglichkeit eingesetzt werden können, da in der erfindungsgemäßen Vorrichtung keine hohen Ausgangsleistungen von Sende-Verstärkern der an die Vorrichtung angeschlossenen Endgeräte verarbeitet werden müssen. Es ist daher in vorteilhafter Art und Weise möglich, Komponenten mit einer kleineren Leistungsverträglichkeit einzusetzen, die sich durch eine deutlich geringere Baugröße auszeichnen. Aufgrund des geringen Platzbedarfs dieser Komponenten ist ein höherer Integrationsgrad möglich, welcher bewirkt, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung kleiner baut.On Another advantage of the measures according to the invention is that in the device described, components with a lower performance tolerance can be used because in the device according to the invention no high output powers from transmit amplifiers to the device connected end devices have to be processed. It is therefore advantageously possible to use components with a lower performance tolerance use, which are characterized by a significantly smaller size. Due to the small space requirement of these components, a higher degree of integration is required possible, which causes the device according to the invention to be smaller.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass nunmehr die prinzipielle Möglichkeit besteht, mehrere Funkdienste über einen Signalpfad zu übertragen, wodurch ebenfalls ein höherer Integrationsgrad und somit eine kompaktere Bauweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielbar ist. Die Abrenzung der beteiligten Funkdienste zueinander erfolgt dann vorzugsweise über spezifische Verzweigungen, die als Filter oder Duplexer geschaltet sein können.On Another advantage is that now the basic possibility exists, several radio services over to transmit a signal path, whereby also a higher one Degree of integration and thus a more compact design of the device according to the invention is achievable. The demarcation of the radio services involved from each other is then preferably done via specific branches that are switched as filters or duplexers could be.

Die erfindungsgemäß erzielbare kompaktere Bauweise erlaubt es in vorteilhafter Art und Weise, die erfindungsgemäße Vorrichtung auch im Antennengehäuse zu integrieren. Dies besitzt den Vorteil, dass hierdurch eine Verstärkung der Empfangssignale relativ nah an der Antenne durchgeführt werden kann, so dass ein verringertes Signalrauschen auftritt und eine verbesserte Systemempfindlichkeit erreicht wird.The achievable according to the invention more compact design allows it in an advantageous manner device according to the invention also in the antenna housing to integrate. This has the advantage that this increases the Received signals can be carried out relatively close to the antenna, so that there is a reduced signal noise and an improved one System sensitivity is achieved.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Verstärkereinrichtung eine Koppeleinrichtung nachgeschaltet ist. Dies besitzt den Vorteil, dass hierdurch in einfacher Art und Weise an die erfindungsgemäße Verstärkereinrichtung mehrere Endgeräte angeschlossen werden können.A An advantageous development of the invention provides that the amplifier device a coupling device is connected downstream. This has the advantage that in a simple manner to the amplifier device according to the invention several end devices can be connected.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind dem Ausführungsbeispiel zu entnehmen, dass im folgenden anhand der einzigen Figur beschrieben wird. Es zeigt:Further Details and advantages of the invention are the embodiment it can be seen that described below with reference to the single figure becomes. It shows:

1: eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung. 1 : a schematic representation of an embodiment of the device.

In 1 ist nun eine allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung zur Verstärkung von Signalen in einer bidirektionalen Übertragungsstrecke dargestellt. Ein von einer Antenne A empfangenes Antennensignal AS wird zu einem Eingang 1a der Vorrichtung 1 geleitet und gelangt zu einer ersten Verzweigung 2, welche das empfangene Antennensignal AS zu einem Eingang 10a eines Empfangspfads 10 leitet, der eine Verstärkereinrichtung 11 und – im hier gezeigten Fall – z. B. zwei Dualband-Empfangsfilter 12a und 12b aufweist. Der Empfangspfad 10 ist an und für sich bekannt und muß daher nicht mehr näher beschrieben werden. Er dient dazu, das empfangene Antennensignal AS entsprechend aufzubereiten, insbesondere zu filtern, sowie – vorzugsweise rauscharm – zu verstärken. Ein am Ausgang 10b des Verstärkerpfades 10 auftretendes Empfangssignal ES, also das entsprechend verarbeitete und verstärkte Antennensignal AS, wird dann zu einer zweiten Verzweigung 3 geleitet, passiert diese Verzweigung 3 und gelangt dann zum Ausgang 1b der Vorrichtung.In 1 is now a general with 1 designated device for amplifying signals shown in a bidirectional transmission path. An antenna signal AS received by an antenna A becomes an input 1a the device 1 heads and reaches a first branch 2 , which the received antenna signal AS to an input 10a a reception path 10 directs an amplifier device 11 and - in the case shown here - e.g. B. two dual-band receive filters 12a and 12b having. The reception path 10 is known in and of itself and therefore does not have to be described in more detail. It serves to prepare the received antenna signal AS accordingly, in particular to filter it, and to amplify it, preferably with little noise. One at the exit 10b of the amplifier path 10 occurring reception signal ES, ie the correspondingly processed and amplified antenna signal AS, then becomes a second branch 3 headed, this branching happens 3 and then comes to the exit 1b the device.

Dem Ausgang 1b der Vorrichtung 1 ist – im Fall mehrerer Endgeräte – eine Kopplungseinrichtung 30, die vorzugsweise als Passiv-Koppler ausgebildet ist, nachgeschaltet. Sie dient dazu, das Empfangssignal ES auf die mehreren Endgeräte, im hier gezeigten Fall auf zwei Mobilfunkgeräte H1 und H2, aufzuteilen, so dass die beschriebene Vorrichtung 1 auch mehrere Endgeräte H1, H2 synchron mit den entsprechenden Empfangssignalen ES versorgen kann.The exit 1b the device 1 is - in the case of several terminals - a coupling device 30 , which is preferably designed as a passive coupler, connected downstream. It serves to distribute the received signal ES to the plurality of terminals, in the case shown here to two mobile radio devices H1 and H2, so that the device described 1 can also supply several end devices H1, H2 synchronously with the corresponding reception signals ES.

Die Sendesignale der Empfangsgeräte H1, H2, welche von geräteinternen Sendeverstärkern bereits entsprechend verstärkt wurden, gelangen dann über die Kopplungseinrichtung 30 zum Ausgang 1b der Vorrichtung, der funktional dann einem "Sende-Eingang" entspricht, und werden zu der zweiten Verzweigung 3 geleitet. Diese zweite Verzweigung 3 leitet die Sendesignale S1, S2 der Endgeräte H1 und H2 dann zum passiven Sendepfad 20 der Vorrichtung 1, der – im hier gezeigten Fall – einen Dualband-Empfangsfilter 22 aufweist. Aufgrund der Tatsache, dass die Sendeleistung der Endgeräte H1 und H2 ausreichend hoch ist, weist der Sendepfad 20 keine der empfangsseitigen Verstärkereinheit 11 entsprechende Verstärkereinheit auf, so dass die Sendesignale S1, S2 im wesentlichen unverstärkt über die den parallel zum Empfangspfad 10 angeordneten Sendepfad 20 zu ersten Verzweigung 2 zu gelangen und dann von der Antenne A abgestrahlt werden.The transmission signals of the receiving devices H1, H2, which have already been appropriately amplified by device-internal transmission amplifiers, then arrive via the coupling device 30 to the exit 1b of the device, which then corresponds functionally to a "transmit input", and become the second branch 3 directed. This second branch 3 then forwards the transmission signals S1, S2 of the terminals H1 and H2 to the passive transmission path 20 the device 1 , which - in the case shown here - a dual-band receive filter 22 having. Due to the fact that the transmission power of the terminals H1 and H2 is sufficiently high, shows the transmission path 20 none of the receiving amplifier unit 11 corresponding amplifier unit, so that the transmission signals S1, S2 are essentially unamplified over the parallel to the reception path 10 arranged transmission path 20 to the first branch 2 to arrive and then be emitted by antenna A.

Claims

Device for amplifying signals in a bidirectional radio transmission link, in particular for mobile telematics systems, which have a reception path ( 10 ) with an amplifier device ( 11 ) to which an antenna signal (AS) received by an antenna (A) can be fed, characterized in that the device ( 1 ) one parallel to the reception path ( 10 ) arranged passive transmission path ( 20 ) that the device ( 1 ) supplied antenna signal (AS) via a first branch ( 2 ) to the reception path ( 10 ) and a second branch ( 3 ) to an exit ( 1b ) the device ( 1 ) and that one of the devices ( 1 ) supplied transmission signal (S1, S2) of one or more to the device ( 1 ) connected terminals (H1, H2) via the second branch ( 3 ) to the passive transmission path ( 20 ) and the first branch ( 2 ) to a transmission signal output ( 1c ) the device { 1 ) is conducted.

Device according to claim 1, characterized in that the output ( 1b ) the device ( 1 ) a coupling device ( 30 ) is connected downstream.

Device according to claim 2, characterized in that the coupling device ( 30 ) is designed as a passive coupler.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the reception path ( 10 ) at least one receive filter ( 12a . 12b ) is arranged.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the transmission path ( 20 ) at least one transmission filter ( 22 ) is arranged.